改性磷酸锆纳米复合材料的制备及其与聚乙烯醇复合薄膜的阻燃性能研究

发布时间：2021-04-03 01:46

　　聚合物在现代社会中无处不在。它们燃烧速度快、同时伴随大量烟雾和有毒气体的释放,使用易燃材料可能会导致生命和财产的灾难性损失。聚乙烯醇（PVA）是聚合物中的重要组成部分,被广泛应用于工业材料,涂料,家用纺织品等领域,近年来对它的阻燃性能的研究引起了广泛关注。含卤阻燃剂有优秀的阻燃性能,曾被大量应用于聚合物中,但它在使用过程中对环境以及人体产生的危害使其逐渐被淘汰。因此,有必要开发新型环保高效的阻燃剂,以平衡性能与环境问题。现有的一些阻燃剂的制备过程复杂,需高负载量以达到较好的阻燃效果,从而增加了时间和经济成本,并可能会对聚合物其他的性能造成负面影响,如机械性能。针对这些问题,在本工作中,通过一系列实验,研究了提高聚乙烯醇阻燃性能的方法。研究得到性能最好的实验组:通过水热法一步制备了α-磷酸锆（α-ZrP）/磷酸铈（CPO）/氧化石墨烯（GO）纳米复合阻燃材料（ZCG）。详细分析了复合材料的微观结构和组成,结果表明α-ZrP呈现六方片状,产生晶格膨胀现象。CPO出现择优取向,呈现棒状,α-ZrP附着在CPO表面。GO分散在PVA基体中,起到桥梁作用使阻燃剂与聚合物基体连接更紧密,且有催化基... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

聚合物燃烧过程示意图

兰州大学硕士学位论文改性磷酸锆纳米复合材料的制备及其与聚乙烯醇复合薄膜的阻燃性能研究5PP复合材料表现出更高的LOI值，显著降低了PP的PHRR、总热释放量（THR）和总的烟气释放量（TSR），并且由于PTCA和APP之间的协同作用，PP复合材料也达到了UL-94的V-0等级。该复合材料的高热稳定性归因于其稳定的高石墨化芳香焦结构的形成，傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析证实了这一点。Lv等人合成了聚甲基丙烯酸甲酯（PMPC）齐聚物阻燃剂和抑烟剂，并将其用作环氧树脂的独立阻燃[30]；阻燃负载量为20wt%的环氧树脂/PMPC复合材料的LOI值最高，且达到了V-0级。大多数研究表明，对于可接受的阻燃活性，需要25%以上的阻燃添加剂。然而，这种高负荷不仅增加了生产成本，还对聚合物的机械和物理性能有害。由于氮磷之间的协同作用，含氮和含磷的阻燃剂在低负荷下仍表现出高效的FR活性。Li等人以三聚氯氰、乙二胺、乙醇胺为原料，按图1.2的反应合成了成炭剂（CFA）[31]。成炭剂（CFA）是一种含三嗪的高分子材料，可与APP联用作聚丙烯的阻燃剂，研究发现，64%APP、32%CFA和4%沸石体系表现出高效的IFR活性，LOI值高达30.2%，通过UL-94测试。图1.2大分子三嗪类膨胀体系成炭剂的合成[31]Wang等人由氮基化合物三聚氯氰、PEPA（2,6,7-三氧一磷双环[2.2.2]辛烷-4-甲醇）和哌嗪经亲核取代合成膨胀型阻燃试剂PEPAPC，如图1.3所示[32]。他们使用PEPAPC和APP以不同的比例制备阻燃聚丙烯；在20%FR负载（APP:PEPAPC=3:1）下，获得最高的LOI值，PP样品以V-0等级通过UL-94测试，并产生大量的残炭。与CFA相比，即使在APP含量较低的情况下，由于PEPAPC结构中存在P和N元素，这些PP体系也表现出较强的阻燃活性。图1.3含P\N的IFR-PEPAPC的合成[32]

含P\N的IFR-PEPAPC的合成[32]


本文编号：3116369